Potencial de Utilização das Técnicas de Agricultura de ... · Fortemente baseada na tecnologia da informação, a agricultura de precisão tem, como um de seus principais objetivos,

Potencial de Utilização das Técnicas de

Agricultura de Precisão na Recuperação da

Fertilidade dos Solos sob Pastagens

Degradadas

Sete Lagoas, MGDezembro, 2005

68

ISSN 1679-1150

Autores

Antônio Marcos Coelho

Eng. Agr., Ph.D. Embrapa

Milho e Sorgo. Caixa Postal

151 CEP 35701-970 Sete

Lagoas, MG. E-mail:

[email protected]

No Brasil, o modelo extrativista adotado na pecuária deflagrou processos de

degradação dos solos, condicionando a redução da capacidade produtiva das

pastagens, principal ou exclusiva fonte alimentar dos rebanhos. Apenas na região dos

Cerrados, estima-se que, dos 40 milhões de hectares de pastagens cultivadas, cerca

de 80 % encontram-se em algum estágio de degradação (KLUTHCOUSKI et al.,

2004). Essa extensa área de pastagem com capacidade de produção reduzida ou

degradada faz que as produções por animal e por hectare se situem em níveis

próximos aos das pastagens naturais (BARCELOS, 1996). O quadro fica mais grave

quando se analisam a necessidade de modernização, ampliação da capacidade

produtiva e o grau de competitividade exigido pelo setor diante dos novos

competidores no mercado de carne. Segundo Pecuária(2000), as principais causas da

degradação das pastagens são: baixa fertilidade dos solos; má formação inicial das

pastagens; pressão de pastejo inadequada; manejo excessivamente baixo das

forrageiras e ataque de cigarrinha ou fogo. A sustentabilidade dos sistemas de

produção animal em pasto, quer da bovinocultura de corte ou de leite, está

intimamente ligada à reversão desse processo. A reversão inicia-se pela melhoria da

qualidade dos solos, tendo como etapa inicial a identificação do grau de degradação

através da avaliação dos atributos físicos e químicos. Em função da variabilidade

devida aos fatores e processos de formação dos solos ou pela ação antrópica na

prática da agricultura, através do gerenciamento de forma homogênea de extensas

áreas, com aplicação de corretivos e fertilizantes em doses únicas, o processo de

degradação não é uniforme. Recentemente, com o desenvolvimento dos conceitos da

agricultura de precisão, associado a equipamentos capazes de medir a variabilidade e

a aplicação de insumos (corretivos, fertilizantes, herbicidas, sementes etc.), a taxas

variáveis, há possibilidade de se reverter essa situação, permitindo, assim, o manejo

dos solos e culturas de modo mais específico. Fortemente baseada na tecnologia da

informação, a agricultura de precisão tem, como um de seus principais objetivos, que

maximizar a eficiência na utilização dos insumos agrícolas, aplicando-os

diferencialmente ao longo de uma determinada área de acordo com as reais

necessidades de cada zona de manejo pré-estabelecida. A aplicação a taxa variável de

calcário, gesso e fertilizantes apresenta-se com potencial de uso, principalmente para

correção do solo, adubação corretiva e de manutenção. O presente trabalho tem por

objetivo mostrar o potencial de utilização dos princípios e das tecnologias da

agricultura de precisão no gerenciamento da fertilidade dos solos na recuperação e

renovação de pastagens degradadas.

2 Potencial de Utilização das Técnicas de Agricultura de Precisão na Recuperação da Fertilidade dos Solos sob PastagensDegradadas

Degradação das Pastagens

De acordo com Kichel et al. (1997), o termo

degradação de pastagens é usado para designar um

processo evolutivo de perda de vigor, de produtividade

e da capacidade de regeneração natural de uma

pastagem, tornando-a incapaz de sustentar os níveis de

produção e qualidade exigidos pelos animais e de

superar os efeitos nocivos de pragas, doenças e

plantas invasoras. Por décadas, o esgotamento da

fertilidade natural do solo tem conduzido os

pecuaristas a uma cíclica substituição de espécies

forrageiras, sempre no sentido daquelas menos

exigentes e, freqüentemente, de menor valor nutritivo.

Nessas condições, o capim colonião cedeu lugar às

braquiarias (Figura 1).

Essa substituição freqüente de forrageiras mais

exigentes por outras menos exigentes e de pior

qualidade na formação de pastagens (Figura 1) quase

sempre demonstra a extensão do problema de

degradação de pastagens (Figura 2). A cada ciclo da

pecuária, o pecuarista sai em busca de um “capim

milagroso”, preocupado em encontrar uma espécie

forrageira que se adapte bem a solo de baixa

fertilidade. A qualidade desse tipo de forrageira é

pobre e ela suporta baixa lotação animal. De acordo

com Soares Filho (1993), a baixa fertilidade do solo é

um aspecto que deve ser destacado quando se

pretende buscar a recuperação ou a renovação da

pastagem, enfatizando ainda que, além dos problemas

de acidez do solo, têm sido freqüentes as limitações

por fósforo (P), nitrogênio (N), enxofre (S) e potássio

(K). Para reverter esse processo, é necessária um nova

forma de encarar a atividade, através da tomada de

uma decisão diferente, com administração da

propriedade de uma maneira diferente. Assim, a

reforma de pastagens não pode ser entendida como

uma atividade isolada, mas sim fazendo parte de uma

conjunto de aplicações tecnológicas, as quais

caminham juntas para aumentar a produtividade das

propriedades agrícolas. Essa deve visar ao aumento de

produtividade, à preservação do solo e

consequentemente do ambiente e ser viável

economicamente.

Identificação da Variabilidade e do Nível

de Degradação da Fertilidade dos Solos

A primeira etapa é identificar a variabilidade espacial

dos indicadores da fertilidade do solo e, se possível,

dependendo da magnitude e da estrutura espacial

dessa variabilidade, estabelecer zonas uniformes de

manejo. As ferramentas voltadas para dimensionar e

localizar a variabilidade nos atributos físico-químicos

dos solos e para aplicação localizada de insumos já se

encontram disponíveis no mercado. Embora vários

métodos senham sido recomendados para identificar,

caracterizar e entender a variabilidade dos atributos

físico-químicos dos solos, a amostragem sistematizada

e análises dos solos têm sido normalmente utilizada.

Amostragem de solos

O método mais comum para a amostragem sistemática

de solos em uma área é o de sobrepor uma grade

quadrada ou retangular em um mapa ou fotografia da

área, identificar e dirigir ao local e coletar amostras de

solos em cada célula. Dentro de cada célula, a

amostragem pode ser ao acaso, coletando-se várias

Figura 1. Substituição de espécies forrageiras em função do grau de adaptação em gradientedecrescente às condições de fertilidade do solo, como estratégia utilizada pelos pecuaristas narecuperação de pastagens degradadas.

3Potencial de Utilização das Técnicas de Agricultura de Precisão na Recuperação da Fertilidade dos Solos sob PastagensDegradadas

subamostras, ou pontual, na qual as subamostras são

coletadas em um raio de 3 a 6 m de um ponto central.

A recomendação do espaçamento das grades (malhas)

para amostragens de solos varia de 60 m x 60 m a

140 m x 140 m, em função da resolução desejada

(precisão) associada aos custos. O número de

subamostras simples, para compor a amostra

composta, a serem coletadas em cada célula varia de

5 a 10, sendo maior para as células de maiores

dimensões. A profundidade de amostragem deve ser,

no mínimo, de 0 a 0,20 m e, às vezes, também na

camada de 0,20 a 0,40 m. Na Figura 3, é apresentado

um sistema de amostragem de solos em malhas (grid)

de 2,0 ha em uma área de 38 ha, onde foram

coletadas 10 subamostras simples em cada célula,

totalizando 21 amostras compostas.

Um aspecto importante é a definição dos parâmetros

de solo a serem analisados, que possibilitem identificar

o nível de fertilidade dos solos da área em estudo.

Nesse sentido, os seguintes parâmetros são sugeridos:

pH (água ou CaCl2), cátions trocáveis (Al3+, Ca2+,

Mg2+, K+), P- disponível, micronutrientes (Zn, Cu, Mn,

Fe, B) e matéria orgânica. Essas determinações são

importantes, pois são a base de recomendação de

corretivos e fertilizantes. Outras determinações, como

por exemplo análise textural (areia, silte, argila),

densidade global e condutividade elétrica, podem

também ser realizadas. Na Tabela 1, são sumariados

os resultados dos indicadores da fertilidade do solo de

uma área sob pastagem em estado de degradação.

Figura 2. Aspecto geral de uma área de pastagem degradada (a) e após a renovação através dacalagem, da adubação e do manejo adequado (b).

Figura 3. Sistema de amostragem de solo em malhas de dois hectares de uma propriedade nomunicípio de Paracatu, MG. Fonte: Elaborado com dados de Cunha, Campo, Paracatu, MG.Comunicação Pessoal (2005).


Custos de amostragem, análises de solo

e elaboração de mapas

Um dos questionamentos relacionados ao uso das

tecnologias da agricultura de precisão refere-se,

principalmente, aos custos da amostragem e das

análises de solo. Isso é devido ao fato de que,

utilizando-se o sistema de amostragem em grades,

aumenta-se em muito a necessidade de mão-de-obra e

o número de amostras a serem coletadas, com grande

impacto no preço final das análises. Na Tabela 2, são

apresentados os custos praticados pela Campo –

Centro de Análises Agrícolas (Paracatu, MG) e pela

Plantar – Planejamento e Assistência Técnica (Unaí,

MG) na prestação de serviços georreferenciados de

amostragem, análises de solos, elaboração de mapas e

acompanhamento de aplicação de corretivos e

fertilizantes a taxas variáveis.

Deve ser enfatizado que o aspecto mais importante

relacionado à avaliação econômica da agricultura de

precisão é que o valor é proveniente das informações

(dados) coletadas no campo e não do uso em si das

tecnologias. Assim, as tecnologias disponíveis

discutidas anteriormente irão possibilitar a geração de

dados que têm que ser analisados e transformados em

informações práticas, que poderão influenciar as

decisões no manejo dos solos e das culturas. Assim, os

ganhos provenientes da agricultura de precisão são

resultantes das decisões de manejo e não do uso das

tecnologias disponíveis. Esse é o aspecto contrastante

com as inovações na agricultura tradicional, na qual o

valor é proveniente do uso da nova tecnologia, como

Tabela 1. Variabilidade nos indicadores da fertilidade de um Neossolo Quartzarênico, sob pastagem deBraquiária decumbens, em estado de degradação. Amostragem na camada de 0 a 0,10 m.

Tabela 2. Custos, em R$/ha, de amostragem desolos, análises e elaboração de mapas de fertilidadedo solo.

por exemplo uma nova cultivar que aumenta a

produção ou um novo herbicida que reduz perdas na

produção. O primeiro conceito estabelece que o

retorno econômico da agricultura de precisão está

diretamente relacionado com a natureza e a extensão

da variabilidade do meio biofísico no qual ela é

aplicada. Se o meio biofísico é uniforme, então não

haverá diferenças no retorno econômico entre a

agricultura de precisão e a convencional. Entretanto,

na medida em que há um aumento na heterogeneidade

do meio biofísico, o retorno econômico tende a

aumentar. O segundo conceito é que o retorno

econômico é altamente dependente da capacidade

humana de manejar a variabilidade espacial e temporal.

Por exemplo, pode-se estimar os custos das

tecnologias disponíveis e, com base nos princípios

agronômicos, prever as diferenças na eficiência da

produção (aumento na produção por unidade de


insumo). Entretanto, o retorno econômico pode não ser

satisfatório se a decisão agronômica não foi correta ou

se o equipamento não foi adequadamente calibrado.

Definição de Zonas Uniformes de Manejo

No manejo da fertilidade dos solos utilizando os

conceitos e tecnologias da agricultura de precisão,

para aplicação de corretivos e fertilizantes a taxas

variáveis, é importante delinear as zonas uniformes de

manejo. Nesse aspecto, é importante a utilização das

técnicas de geostatística e sistema de informação

geográfica (SIG). Com o uso da geostatística, pode-se

definir a espacial estrutura da variabilidade existente,

interpretada através da elaboração de semi-

variogramas e utilizar a krigeagem (Kriging) como

método de interpolação para se estimar os valores das

variáveis entre os pontos amostrados (ISAAKS &

SRIVASTAVA, 1989). Na Figura 4, são apresentados

semi-variogramas dos teores de P disponível em solos

sob pastagem de braquiária (Figura 4a) e cultivada com

milho em sistema de plantio direto (Figura 4b).

Esses semi-variogramas (Figura 4) permitem visualizar

que, a princípio, as duas áreas apresentam diferenças

na estrutura espacial da variabilidade nos teores de P

disponível, com implicação na definição de zona

uniformes para aplicação de doses de adubação

fosfatada a taxas variáveis. Para a área sob pastagem

de braquiária (Figura 4a), a análise geostatística

revelou uma dependência espacial nos teores de P

disponível. Pelas análises comparativas entre os vários

modelos e parâmetros, o modelo esférico, com efeito

pepita (C0) de 2,92, componente estrutural (C

0 + C

1)

de 21,51 e alcance de 26,3 m, apresentou melhor

ajuste aos dados do semi-variograma experimental. A

dependência espacial, definida pela relação entre o

efeito pepita e o componente estrutural {C0/(C

0+C

1)},

foi de 0,86, classificada como forte dependência

espacial (CAMBARDELLA et al., 1994). Por outro lado,

o semi-variograma para os teores de P disponível na

área cultivada com milho (Figura 4b) apresentou ajuste

linear, com efeito pepita (C0) de 25,74, componente

estrutural (C0 + C

1) de 33,69 e alcance de 651 m,

com fraca dependência espacial (≤ 0,25). Essa relação

entre a dependência espacial na variabilidade da

propriedade dos solos e a definição de zonas uniformes

de manejo pode ser melhor visualizada com a

elaboração dos mapas dos teores de P disponível das

duas áreas mencionadas (Figura 5).

Verifica-se pelos mapas da Figura 5 que, para a área

com pastagem de braquiária (Figura 5a), é possível

definir, com base na variabilidade espacial dos teores

de P, zonas uniformes para aplicação de fertilizante

fosfatado a taxas variáveis. Estss zonas podem ser

classificadas em três: A - P = 1 mg/dm3; B - P = 4

mg/dm3; e C - P ≥ 7 mg/dm3, com implicação na

recomendação de doses de adubação fosfatada.

Embora tenha se constatado uma grande variabilidade

nos teores de P na área cultivada com milho, o

mapeamento dessa variabilidade espacial (Figura 5b)

indica que ela é complexa, sem uma definição clara

que possibilite a separação de representativas zonas

uniformes de manejo. As duas subáreas com teores

muito baixo de P (< 4 mg/dm3), localizadas nas

extremidades Sudoeste e Nordeste no mapa, são

Figura 4. Experimental (•) e ajustado modelo de semivariogramas () para os teores de P disponível em solos sob

pastagem de braquiária (a) e cultivada com milho sob plantio direto (b). Fonte: Coelho (dados não publicados).


relativamente pequenas, o que limita, do ponto de vista

técnico e econômico, a aplicação do conceito de taxa

variável de fósforo. Esse é um exemplo típico em que a

variabilidade espacial dos teores de P não apresenta

uma estrutura espacial que possibilite o manejo

diferenciado para aplicação de doses variáveis de

fertilizante fosfatado ao longo da área. De acordo com

Coelho (2003), se a variabilidade não apresenta

estrutura espacial, ou seja, se ela ocorre ao acaso em

área muito pequena, impossível de ser manejada, a

melhor estimativa de qualquer parâmetro obtido da

área é o valor médio e a melhor maneira de se manejá-

la é usando os conceitos da agricultura convencional

por meio de manejo uniforme.

Aplicação de Corretivos e Fertilizantes a

Taxas Variáveis

Após ter caracterizado a variabilidade espacial dos

indicadores da fertilidade dos solos, elaborados os

mapas identificando o potencial de aplicação de

corretivos e fertilizantes a taxas variáveis, de acordo

com as zonas de manejo pré-estabelecidas, o passo

seguinte consiste na elaboração dos mapas de

aplicação dos diferentes insumos. As doses a serem

estabelecidas devem ser baseadas nas análises de

solos e nas exigências nutricionais das espécies a

serem cultivadas. É importante mencionar que, com a

recente tecnologia da integração lavoura pecuária na

recuperação de pastagens degradadas, culturas como

a soja, o milho, o sorgo etc. são também componentes

do sistema de produção. Para exemplificar os

conceitos discutidos anteriormente, é apresentado, na

Figura 6, o mapa de aplicação de doses de calcário a

taxas variáveis para uma área de 46,31 ha sob

pastagem em estado de degradação.

Nessa área, o produtor deseja renovar a pastagem

utilizando a tecnologia da integração lavoura pecuária

(KLUTHCOUSKI et al., 2004) com a semeadura da

soja por um ou dois anos. Para a situação, as

necessidades de calcário foram calculadas em função

da cultura. De acordo com os valores de saturação por

bases da CTC pH 7, fornecidas pelas análises de solo,

e considerando a necessidade de se atingir valores da

ordem de 50 % de saturação por bases, foram

definidas três zonas de manejo para aplicação de doses

de calcário a taxas variáveis (Figura 6). Tomando por

base o valor médio dos resultados das análises de solo,

há uma necessidade de calcário da ordem de 1,5 t/ha.

Essa quantidade é insuficiente para a zona de manejo

C, com necessidade de 2,4 t/ha, e excede a

necessidade de calcário da zona A (0,7 t/ha), sendo

próxima do valor calculado para a zona B (1,4 t/ha),

ocorrendo, assim, área com excesso de aplicação de

calcário e área com subdosagem (Figura 6). Assim,

utilizando o conceito de aplicação diferenciada de

doses de calcário, há uma melhor distribuição de

aplicação do corretivo, com reflexos na melhoria da

uniformização da qualidade do solo e produtividade das

culturas na área como um todo. Outro aspecto

importante está relacionado ao consumo total de

calcário, sendo que, no exemplo mencionado, a

quantidade foi menor (65 toneladas) com aplicação a

taxas variáveis, quando comparada às 71 toneladas

com aplicação uniforme da dosagem média (Figura 6).

Figura 5. Mapas em contorno da variabilidade espacial dos teores de P disponível no solo, em área sob pastagem debraquiária (a) e cultivada com milho sob plantio direto (b). Fonte: Coelho (2004).


Para a distribuição no campo de fertilizantes e

corretivos a taxa variável, dois métodos podem ser

utilizados. O primeiro método refere-se ao emprego de

distribuidor automatizado, com controlador de

aplicação, acoplado a um trator equipado com

computador de bordo. O equipamento disponível no

mercado brasileiro é para aplicação a lanço (Figura 7),

sendo que, para aplicação localizada no sulco de

semeadura, há necessidade de que a indústria

desenvolva e disponibilize equipamento adequado. O

segundo método consiste em demarcar, no campo, as

diferentes zonas de manejo e, posteriormente, fazer a

distribuição do calcário e do fertilizante com

equipamento convencional (Figura 8).

Conclusões

Enquanto os sistemas convencionais tratam as

propriedades agrícolas de forma homogênea, tomando

como base as condições médias das extensas áreas de

produção para implementar as ações corretivas dos

fatores limitantes da produção, a agricultura de

precisão contempla a variabilidade espacial desses

fatores para a tomada de decisão. As tecnologias e os

equipamentos utilizados para identificar e dimensionar

a variabilidade na produtividade das culturas e nos

atributos físicos e químicos dos solos e para aplicação

de corretivos, fertilizantes e outros insumos já se

encontram disponíveis no mercado.

Assim, em função da necessidade de recuperação ou

renovação das áreas de pastagens degradadas, devido,

principalmente, ao esgotamento da fertilidade natural

dos solos, há grande possibilidade de aplicação dos

conceitos e das tecnologias da agricultura de precisão

no gerenciamento da fertilidade dos solos. A

identificação de áreas com diferentes graus de

degradação permite o manejo mais específico com

Figura 6. Vista de uma área sob pastagem em estado de degradação e mapa deaplicação de doses de calcário a taxas variáveis. Fonte: Cordeiro, Iora, Lima, Cunha,Campo, Paracatu, MG. Comunicação Pessoal (2004).

Figura 7. Equipamentos para aplicação de fertilizantes a taxa variável. Trator equipado comcomputador de bordo (esquerda) e distribuidora automatizada de fertilizantes (direita).

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1a impressão (2005): 200 exemplares

Presidente: Antônio Carlos de Oliveira

Secretário-Executivo: Paulo César Magalhães

Membros: Camilo de Lélis Teixeira de Andrade,

Cláudia Teixeira Guimarães, Carlos Roberto Casela,

José Carlos Cruz e Márcio Antônio Rezende Monteiro

Supervisor editorial: Clenio Araujo

Revisão de texto: Clenio Araujo

Editoração eletrônica: Dilermando Lúcio de Oliveira

Comitê depublicações

Expediente

CircularTécnica, 68

aplicação diferenciada de corretivos e fertilizantes a

taxas variáveis. Outra possibilidade é associar o

manejo diferenciado do nível de degradação com a

escolha de espécies forrageiras em função de suas

exigências nutricionais.

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Figura 8. Demarcação no campo de zonas uniformes de manejo para aplicação decalcário e fertilizante a taxas variáveis utilizando equipamento convencional

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